我们周围的空气中或多或少都含有水蒸气，即水汽。我们把含有水汽的空气称为湿空气。在一定的温度和压力条件下，空气中所含水汽达到最大限度时，空气湿度就处于饱和状态。当空气湿度从不饱和状态达到饱和状态时，其中的气态分子会凝结成液态粒子或者凝华成固态粒子。这些液态粒子（如小水滴、过冷水滴）和固态粒子（如冰晶）或它们的混合物聚集在一起，悬浮在空中，就是我们见到的云。

如何让空气中的水蒸气达到饱和变成云呢？一般来说，有两个途径：一是增湿，即增加空气中的水汽含量；二是降温，大自然中的云雾主要是通过降温过程形成的。在这个过程中，还必须有大量气溶胶粒子充当云凝结核，因为单纯依靠水汽自身凝结或凝华很难形成云。因此，充足的水汽、降温和大量的云凝结核是云（雾）生成的必要条件。

不过，有了云并不意味着一定会出现降水，自然界中九成以上的云不会产生降水。如果想让云中的水汽转化为降水落到地面，必须让云滴或冰晶持续长大成为雨滴、雪花、霰或冰雹等较大的降水粒子。

什么是云滴呢？气象学上，通常把半径小于100微米的水滴称为云滴，把半径大于100微米的水滴称为雨滴。 典型云滴的半径约为10微米，比一根头发丝的半径还小；典型雨滴的半径约为1000 微米，是云滴的100 倍左右。因此，大约100万个云滴聚集在一起，才能形成1个典型的雨滴。

云滴如何在较短的时间内长成一个雨滴落到地面呢？其中涉及非常复杂的物理过程。在人工影响天气领域，我们将自然界的云按照云内温度的不同分为冷云、暖云和混合云。所谓冷云，就是云内温度全部在0℃以下的云，这种云主要由冰晶和过冷水滴组成。所谓暖云，就是云内温度全部在0℃以上的云，这种云主要由小水滴组成。如果云内既有高于0℃的区域，也有低于0℃的区域，这种云就是混合云，混合云中既有冰晶和过冷水滴，也有很多小水滴。

暖云中虽然只有小水滴，但这些水滴大小不一、分布不均，在重力、空气浮力和阻力的共同作用下，大水滴下落的速度往往比小水滴下落的速度快。这些速度较快的大水滴在下落过程中会与速度较慢的小水滴发生碰撞与并合，即碰并，从而使得大水滴进一步增大，下落速度也随之加快，进而增加了它们的碰并机会和生长速度。

研究人员发现，如果云中存在半径大于25微米的小水滴，很容易诱发上述的重力碰并过程，形成初始的雨滴。由于大雨滴的下落末速度比云滴快，在雨滴下落的过程中可以把附近的云滴全部碰并进去，使雨滴增大；而且，雨滴越大，单位时间内碰并的云滴越多，其增大的速度也更快。

在雨滴碰撞的过程中，除了并合，还有可能发生破碎，变成多个较小的水滴。特别是当雨滴增大到一定尺度后，即使没有碰到其他水滴，也会因空气的阻力发生形变，并在变形到一定阶段后破碎成较小的雨滴。这些新生水滴会继续引发碰并机制，进而形成更多的雨滴。上述过程被称为雨滴的“繁生”。在“碰并” 和“繁生” 的共同作用下，暖云会在很短的时间内产生降水。

（文内配图均已获得图虫创意授权)

本文节选自《百科知识》2025.6A

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